TWI580504B - 接合裝置 - Google Patents

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TWI580504B TW104114731A TW104114731A TWI580504B TW I580504 B TWI580504 B TW I580504B TW 104114731 A TW104114731 A TW 104114731A TW 104114731 A TW104114731 A TW 104114731A TW I580504 B TWI580504 B TW I580504B
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Description

接合裝置
本發明是有關於一種接合（ bonding）裝置，特別是有關於一種能夠自如地控制作為接合導線（wire）的接合工具（ bondingtool） 的瓷嘴的前端部的接合裝置。
先前，眾所周知的是打線接合（wire bonding）裝置，其利用導線將半導體晶片（ chip）的電極與形成於基板上的配線用的引線（lead） 接合。
打線接合裝置是伴隨著超音波振動而將形成於導線的前端部的球形體（ball）按壓接合於半導體晶片的電極，並且伴隨著超音波振動而將導線按壓於引線，從而將半導體晶片的電極與基板上的引線接合。
於打線接合裝置中，於可在二維方向移動的XY平台（table）上載置固定有接合頭（bonding head）。形成接合頭的接合臂（bonding arm）成為能以支持軸為中心旋轉的構成，且於接合臂的其中一前端具有超音波振動子（horn），該超音波振動子安裝有作為接合工具的瓷嘴（capillary），且於接合臂的另一端具有經由超音波振動子而對瓷嘴施加超音波振動的作為超音波施加裝置的超音波振子。
然而，先前的接合臂中的超音波振動子需要以λ（音波長）/2為基礎的長度，又，在作為接合臂安裝於接合頭時，由於將λ/4波節（node）的位置固定，故而其長度以及支持方法等有限制。
因此，為了消除該等限制，專利文獻1中揭示有如下的打線接合裝置：於接合臂的瓷嘴安裝部附近，組裝有藉由電致伸縮（electrostriction）或磁致伸縮（magnetostriction）效應而將振動傳遞至瓷嘴的壓電元件。 又，專利文獻2中揭示有將振動產生機構組裝於瓷嘴的低質量振子。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平5-275502號公報 [專利文獻2]美國專利5890643號公報 [發明所欲解決的問題]
專利文獻1中所揭示的打線接合裝置成為於接合臂的瓷嘴安裝部附近組裝有將振動傳遞至瓷嘴的壓電元件的構成。專利文獻1中的接合臂將壓電元件的振動經由框狀的振動傳遞部傳送至瓷嘴。
然而，作為壓電元件所驅動的負載的振動傳遞部的質量變大。又，為了驅動重的負載而必須使壓電元件大型。
又，壓電元件固定於接合臂上所設置的框狀的孔中，經由框而對壓電元件實施加壓，故而存在框的剛性妨礙壓電元件的伸展而無法有效率地產生振動振幅的問題。
又，在專利文獻2中，為了將使用壓電元件的振動產生機構組裝於瓷嘴而需要專用的瓷嘴，難以於通常使用的瓷嘴設置振動產生機構。進而，由於在作為消耗品的瓷嘴組裝振動產生機構，故而導致價格變高。
因此，要求實現接合臂的壓電元件所驅動的振動傳遞部等的負載的輕量小型化，又要求將穩定的振動傳遞至瓷嘴。進而，被接合零件存在多種， 於伴隨著摩擦（ scrub） 振動而將形成於導線的前端部的球形體按壓接合於半導體晶片的電極時， 要求自如地控制瓷嘴前端部。
又，接合裝置於瓷嘴在接合中的接合臂的長度方向上振動的摩擦動作中，有時會因於接地面上的負載阻礙瓷嘴移動而導致瓷嘴傾斜。若瓷嘴傾斜，則例如有產生球形體與半導體晶片的電極於接合面上接合不良之虞。
因此，本發明的目的在於提供一種接合裝置，為了應對多種多樣的接合零件，相對於瓷嘴的軸向，隔著瓷嘴保持部而沿著瓷嘴的軸向配置兩個壓電元件，且兩個壓電元件分別於相對於瓷嘴的軸向而垂直的方向伸縮，藉由使該兩個壓電元件個別地振動而可實現瓷嘴前端部的自如控制。
又，本發明的目的在於提供一種接合裝置，藉由施加對多個各壓電元件施加的電壓波形的振幅、相位、頻率及/或波形的函數性的操作，亦可修正瓷嘴的傾斜而使之振動。 [解決問題的技術手段]
為了達成上述目的，本發明的接合裝置是包括使瓷嘴振動的振動驅動部的接合裝置，其特徵在於，上述振動驅動部包括：多個壓電元件，一端固定於接合臂的前端部，且沿著該接合臂的軸向而伸縮；多個瓷嘴保持部，分別固定於該多個壓電元件的各者的另一端，且接觸於瓷嘴的基端側周面；以及按壓保持部，至少一端側固定於上述接合臂，另一端側接觸於上述瓷嘴的上述基端側周面的與上述瓷嘴保持部為相反側，且將上述瓷嘴按壓並夾持於上述多個瓷嘴保持部。
又，本發明的接合裝置中的上述振動驅動部的特徵在於不利用共振。
又，本發明的接合裝置中的上述多個壓電元件的特徵在於沿著上述瓷嘴的軸向而配置。
又，本發明的接合裝置中的上述多個壓電元件的特徵在於：上述多個壓電元件為沿著上述瓷嘴的軸向而配置的兩個壓電元件，且兩個壓電元件為第1壓電元件、與配置於較該第1壓電元件更靠下方的第2壓電元件。
又，本發明的接合裝置的特徵在於，對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加同相的電壓波形。
又，本發明的接合裝置的特徵在於，對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加同一頻率且相互具有180°相位差的電壓波形。
又，本發明的接合裝置的特徵在於：可變更對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加的電壓的振幅。
又，本發明的接合裝置的特徵在於：供給至上述第1壓電元件及上述第2壓電元件的電壓波形為同相，上述第1壓電元件及上述第2壓電元件的電壓波形的振幅比不同。
又，本發明的接合裝置中的上述多個壓電元件的特徵在於，藉由對於向各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作，而可實現接合所需要的瓷嘴的動作。
又，本發明的接合裝置的特徵在於，針對因由上述瓷嘴的接地面上的負載導致上述瓷嘴的前端被拉伸而產生的該瓷嘴的傾斜，藉由對於向上述多個壓電元件的各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作來修正上述瓷嘴的傾斜而使之振動。
又，本發明的接合裝置的特徵在於，上述按壓保持部為線狀體、帶狀體或框體。
又，本發明的上述接合裝置的特徵在於：上述接合裝置為打線接合裝置。
本發明的接合裝置是包括使瓷嘴振動的多個壓電元件的接合裝置，其特徵在於，針對因由上述瓷嘴的接地面上的負載導致上述瓷嘴的前端被拉伸而產生的該瓷嘴的傾斜，藉由對於向上述多個壓電元件的各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作來修正上述瓷嘴的傾斜而使之振動。 [發明的效果]
根據本發明，相對於瓷嘴的軸向，隔著瓷嘴保持部而沿著瓷嘴的軸向配置多個，特別是兩個壓電元件，兩個壓電元件分別於相對於瓷嘴的軸向而垂直的方向伸縮，藉由使兩個壓電元件個別地振動而可實現瓷嘴前端部的自如控制。藉此可應對多種多樣的接合零件。
又，本發明的接合裝置藉由施加對多個各壓電元件施加的電壓波形的振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作，可修正接合中的瓷嘴的傾斜而使之振動。藉此，可防止球形體與半導體晶片的電極於接合面上產生接合不良。
又，將瓷嘴按壓並夾持於多個瓷嘴保持部的按壓保持部形成線狀體、帶狀體或框體，且由質量、體積較小之材質構成，藉此可實現壓電元件驅動的負載的輕量化，故而瓷嘴的響應性變得良好，可直接驅動瓷嘴。
又，本發明的接合裝置能使對多個各瓷嘴施加的電壓波形的振幅、相位、頻率於接合中可變，故而，例如可最初藉由摩擦動作而將表面的氧化膜去除，然後以瓷嘴的最佳的振動形態接合球形體或導線。
以下，參照圖式對用以實施本發明的接合裝置的形態進行說明。再者，本發明的接合裝置中，作為振動驅動部而包括：兩個壓電元件，一端固定於接合臂的前端部，且沿著接合臂的軸向而伸縮； 兩個瓷嘴保持部， 分別固定於多個壓電元件的各者的另一端，且接觸於瓷嘴的基端側周面；以及按壓保持部，至少一端側固定於接合臂， 另一端側接觸於瓷嘴的基端側周面的與瓷嘴保持部為相反側，且將瓷嘴按壓並夾持於多個瓷嘴保持部，且兩個壓電元件分別於相對於瓷嘴的軸向垂直的方向伸縮， 藉由使兩個壓電元件個別地振動而可實現瓷嘴前端部的自如控制。
以下，作為使用振動驅動部的接合裝置，對利用導線將半導體晶片的電極（焊墊）與形成於基板上的配線用的引線接合的打線接合裝置進行說明。
[接合裝置的第1實施方式] 首先，使用圖1至圖14對本發明的接合裝置的第1實施方式進行說明。
[振動驅動部的構成] 圖1是表示安裝於接合裝置的接合臂的前端且使瓷嘴振動的振動驅動部的構成的立體圖，圖2（a）是表示振動驅動部的構成的俯視圖，圖2（b）是表示振動驅動部的構成的側視圖，圖3是將振動驅動部的瓷嘴保持部的瓷嘴安裝部分放大所得的俯視圖。
如圖1、圖2（a）以及圖2（b）所示，使瓷嘴20振動的振動驅動部7安裝於接合臂3的前端，且具有：壓電元件10；瓷嘴保持部15；以及線狀體23，將瓷嘴20固定於瓷嘴保持部15，且對壓電元件10賦予預壓。
壓電元件10是將包括陶瓷（ceramics）等的薄的壓電元件積層而形成為一體的元件，對電極端子施加電壓而產生移位。例如，藉由對壓電元件10的電極端子施加高頻電壓而重複進行與高頻電壓的頻率、振幅等對應的移位，從而產生振動。
如圖1以及圖2（b）所示，振動驅動部7中配置於上下的兩個壓電元件10安裝於接合臂3的前端。再者，於圖2（b）所示的側視下，將位於上方的壓電元件10記為上部壓電元件11，且將位於下方的壓電元件10記為下部壓電元件12。再者，上部壓電元件11相當於申請專利範圍所記載的第1壓電元件，下部壓電元件12相當於申請專利範圍所記載的第2壓電元件。第2壓電元件配置於較第1壓電元件更靠下方。
壓電元件10的與接合臂3接觸的面藉由黏接等而固定於接合臂3。上部壓電元件11與下部壓電元件12可分別獨立地驅動，各個壓電元件10沿著接合臂3的軸向而伸縮。
瓷嘴保持部15位於壓電元件10與瓷嘴20之間，且保持瓷嘴20，有效率地傳遞壓電元件10的振動，實現小型化、輕量化。再者，於圖2（b）所示的側視下，將位於上方的瓷嘴保持部15記為上部瓷嘴保持部16，將位於下方的瓷嘴保持部15記為下部瓷嘴保持部17。
又，瓷嘴保持部15的與壓電元件10接觸的面藉由黏接等而固定於壓電元件10，上部瓷嘴保持部16固定於上部壓電元件11，且下部瓷嘴保持部17固定於下部壓電元件12。
瓷嘴保持部15的其中一端固定於壓電元件10，且瓷嘴保持部15的另一端形成保持瓷嘴20的凹部（彎曲面）15a。又，瓷嘴20的基端側周面以接觸於瓷嘴保持部15的方式安裝。
圖3是將振動驅動部的瓷嘴保持部的瓷嘴安裝部分放大所得的俯視圖。如圖3所示，利用瓷嘴保持部15對瓷嘴20的保持是藉由使彎曲面15a的前端附近的兩端面與瓷嘴20的外周表面的兩處沿著瓷嘴20的軸向直線狀地接觸而進行。因此，於瓷嘴保持部15的彎曲面15a與瓷嘴20的表面之間形成間隙。
如此，相對於瓷嘴20的軸向，隔著上部瓷嘴保持部16與下部瓷嘴保持部17而對應的上部壓電元件11與下部壓電元件12的兩個壓電元件沿著瓷嘴20的軸向而配置於上下。上部壓電元件11與下部壓電元件12分別於相對於瓷嘴20的軸向而垂直的方向伸縮，且上部壓電元件11與下部壓電元件12的與瓷嘴20為相反側的面固定於接合臂3。
如圖1所示，線狀體23藉由拉伸機構25沿著瓷嘴20的與接觸於瓷嘴保持部側的面為相反側的面的外周而拉伸。如此，線狀體23捲繞於瓷嘴20的基端側周面的與瓷嘴保持部為相反側的半周面。再者，將瓷嘴20按壓並夾持於多個瓷嘴保持部15的按壓保持部21包括線狀體23與拉伸機構25。
對於將瓷嘴20固定於瓷嘴保持部15的線狀體23，為了使線直徑變細而使質量、體積極小，可使用具有充分的拉伸強度、可撓性的金屬、高強力纖維或該等的複合材料。
線狀體23藉由利用拉伸機構25拉伸而產生張力來保持瓷嘴20。又，於圖2（b）所示的側視下，線狀體23通過上部瓷嘴保持部16與下部瓷嘴保持部17之間、及上部壓電元件11與下部壓電元件12之間，且以相對於瓷嘴20的軸向而垂直的方式沿著接合臂3的外周拉伸。
再者，作為線狀體23，亦可藉由具有規定寬度的帶狀構件（帶狀體）而按壓保持瓷嘴20。帶狀體使用具有拉伸強度、可撓性且質量、體積小的材質者。
如圖2（a）所示，拉伸機構25具有拉伸線狀體23的兩端而對於線狀體23調整・保持任意張力的功能。拉伸機構25具有配置於接合臂安裝部4側的兩側面的棒狀體26，藉由棒狀體26捲繞線狀體23的端附近而對線狀體23賦予張力。再者，藉由利用轉矩驅動器使棒狀體26以規定的轉矩旋轉，而調整對瓷嘴20的預壓。
瓷嘴20由線狀體23向接合臂3的壓電元件10側按壓並由瓷嘴保持部15保持。又，利用拉伸機構25使線狀體23產生張力而按壓瓷嘴20，藉此對隔著瓷嘴保持部15而安裝於接合臂3前端的壓電元件10賦予所需要的預壓。
圖2（a）所示的拉伸機構25藉由棒狀體26捲繞線狀體23的端附近而對線狀體23賦予張力，但亦可藉由將線狀體23的其中一端固定，且拉伸線狀體23的另一端而對線狀體23賦予張力。
如此，藉由壓電元件10的伸縮而產生的對瓷嘴20的作用，是經由上部瓷嘴保持部16以及下部瓷嘴保持部17而進行。
如先前技術般的超音波振動是壓電元件使成為負載的振動子振動，而將振動振幅傳遞至瓷嘴。因此，必須利用振動子的共振使位於振動子上的瓷嘴以最大振幅振動。本發明中，不經由振動子而是自壓電元件10直接將振動傳遞至瓷嘴20，故而可不利用壓電元件10的共振，於壓電元件10所具有的固有頻率區域的範圍內可自由地進行超音波振動而接合。
如此，先前技術的超音波振動必須於振動子上使瓷嘴以最大振幅振動，故而振動子的長度以及瓷嘴的安裝位置以成為超音波振動的半波長的整數倍的方式被限制。本發明由於不使用以振動子的共振為前提的振動，故而不受該等限制。
瓷嘴保持部15實現了小型化、輕量化，故而可實現藉由壓電元件10而直接驅動瓷嘴20的直接驅動，從而可高效率地使瓷嘴20振動。
又，藉由將具有拉伸強度、可撓性的金屬、高強力纖維或該等的複合材料使用於線狀體23，而可使線狀體23的線直徑變細，從而可使線狀體23的質量、體積極小。
又，由於藉由質量、體積極小的線狀體23進行預壓，故而可實現壓電元件10所驅動的負載的輕量小型化，可不妨礙壓電元件10的伸縮動作而將穩定的振動傳遞至瓷嘴20。
[壓電元件的驅動電路] 其次，使用圖4對驅動組裝於振動驅動部的壓電元件的振盪器進行說明。圖4是表示驅動壓電元件的振盪器的構成的方塊圖。
如圖4所示，驅動上部壓電元件11與下部壓電元件12的振盪器35具有波形產生器36與電力放大器38、電力放大器39。波形產生器36基於來自接合裝置1的控制部33的指令，而將具有規定的頻率的正弦波的信號輸出至電力放大器38、電力放大器39。
接合裝置1的控制部33將用以產生驅動上部壓電元件11與下部壓電元件12的電壓波形的正弦波的頻率、振幅、上部壓電元件11與下部壓電元件12的電壓波形的相位差、電壓的偏壓值（bias value）的各資料（data）輸出至波形產生器36。
波形產生器36基於來自接合裝置1的控制部33的資料而設定內置的振盪器（未圖示）的正弦波的振幅、頻率、電壓波形的相位差、電壓的偏壓值等驅動條件。波形產生器36根據來自接合裝置1的控制部33的指令，而將信號輸出至電力放大器38、電力放大器39。
再者，自波形產生器36輸出至電力放大器38、電力放大器39的信號，基於設定於波形產生器36的上部壓電元件11與下部壓電元件12的各者的正弦波即電壓波形的振幅、電壓波形的頻率、上部壓電元件11與下部壓電元件12的電壓波形的相位差、電壓波形的偏壓值而產生。
電力放大器38、電力放大器39對來自波形產生器36的信號進行電力放大，且電力放大器38將經電力放大的信號輸出至上部壓電元件11，電力放大器39將經電力放大的信號輸出至下部壓電元件12。再者，電力放大器38、電力放大器39包括用以基於來自波形產生器36的指令電壓而對壓電元件10進行定電壓驅動所需要的電壓、電流容量。
如此，根據自接合裝置1的控制部33輸出至波形產生器36的指令，而控制正弦波的振幅、頻率、電壓波形的相位差等。再者，振盪器35亦可藉由設定電壓的偏壓值而輸出僅為正極性的電壓，故而亦可使用單電壓型壓電元件。
又，上部壓電元件11與下部壓電元件12的各壓電元件10設為於未達自身的共振頻率的頻率範圍使用。藉此，可使瓷嘴20於自低頻至高頻的廣範圍的頻率進行穩定的振動。
[壓電元件的驅動波形以及瓷嘴的第1振動形態] 其次，對振動驅動部的瓷嘴的振動形態進行說明。首先，就對上部壓電元件與下部壓電元件施加同相的電壓波形時的瓷嘴的第1振動形態進行說明。
圖5是表示自電力放大器供給至壓電元件的電壓的波形的一例的圖。如圖5所示，自電力放大器38、電力放大器39供給至壓電元件的電壓的波形為同相的正弦波電壓波形。再者，圖5中，由於上部壓電元件11的驅動波形與下部壓電元件12的驅動波形為同一波形，故而以實線表示驅動波形。
圖5所示的例中，電壓波形的振幅為50 V，偏壓電壓（bias voltage）為0 V，正極性的最大電壓為50 V，負極性的最大電壓為-50 V。又，自圖5所示的t0至t4表示一個週期，此時的頻率為1/（t4-t0）。
又，亦可僅以正極電壓驅動壓電元件。例如，於壓電元件為單電壓型壓電元件的情況下，設為以使驅動電壓不成為負電壓的方式施加正的偏壓電壓。
圖6是表示施加自電力放大器供給至壓電元件的正的偏壓電壓的電壓的波形的一例的圖。如圖6所示，上部壓電元件11與下部壓電元件12於t0為分別被施加有75 V的偏壓電壓的狀態，且上部壓電元件11與下部壓電元件12於t1為被施加有125 V的最大電壓的狀態。又，上部壓電元件11與下部壓電元件12於t2即半週期恢復至分別被施加有75 V的偏壓電壓的狀態，且上部壓電元件11與下部壓電元件12於t3被施加有25 V的最小電壓。然後，上部壓電元件11與下部壓電元件12於t4成為分別被施加有75 V的偏壓電壓的狀態。
其次，使用圖7（a）、圖7（b）就對上部壓電元件與下部壓電元件施加同相的電壓波形時的瓷嘴的第1振動形態進行說明。
圖7（a）、圖7（b）是說明瓷嘴的第1振動形態的模型圖，且表示利用線狀體相對於瓷嘴的中心軸所施加的預壓、伴隨著由壓電元件的移位所引起的上部瓷嘴保持部以及下部瓷嘴保持部的移動的瓷嘴的移位狀態的一例。
圖7（a）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的正極性的最大電壓時的振動形態的模型圖，圖7（b）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的負極性的最大電壓時的振動形態的模型圖。
圖7（a）、圖7（b）所示的虛線Lc表示不對上部壓電元件11以及下部壓電元件12施加電壓時，即上部壓電元件11以及下部壓電元件12的移位量為0（零）時的瓷嘴20的中心軸的原點位置，粗直線Cc表示瓷嘴20的中心軸。又，箭頭P1表示作用於瓷嘴20的中心軸的線狀體23的預壓。與瓷嘴20的中心軸Cc接觸的位於上部的三角形（由符號16表示）是將上部瓷嘴保持部16模型化而得者，與中心軸Cc接觸的位於下部的三角形（由符號17表示）是將下部瓷嘴保持部17模型化而得者。
與瓷嘴的中心軸Cc接觸的上部瓷嘴保持部16的交點T1，表示上部瓷嘴保持部16作用於瓷嘴20的中心點，或表示瓷嘴20作用於上部瓷嘴保持部16的中心點。同樣地，與瓷嘴的中心軸Cc接觸的下部瓷嘴保持部17的交點T2，表示下部瓷嘴保持部17作用於瓷嘴20的中心點，或表示瓷嘴20作用於下部瓷嘴保持部17的中心點。
又，圖7（a）的b1表示對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的正極性的最大電壓時的瓷嘴20的前端的移動量，圖7（b）的b2表示對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的負極性的最大電壓時的瓷嘴20的前端的移動量。
位於瓷嘴20的中心軸的右側的箭頭d1，表示由上部壓電元件11的移位所引起的上部瓷嘴保持部16的自基準位置（上部壓電元件11的移位量為0（零）的位置）的移動量的大小以及移動方向，箭頭d2表示由下部壓電元件12的移位所引起的下部瓷嘴保持部17的自基準位置（下部壓電元件12的移位量為0（零）的位置）的移動量的大小以及移動方向。
又，圖7（b）所示的箭頭d3，表示由上部壓電元件11的移位所引起的上部瓷嘴保持部16的自基準位置的移動量的大小以及移動方向，箭頭d4表示由下部壓電元件12的移位所引起的下部瓷嘴保持部17的自基準位置的移動量的大小以及移動方向。
即，箭頭d1、d2、d3、d4是以箭頭的長度表示對上部壓電元件11、下部壓電元件12施加電壓時的上部壓電元件11、下部壓電元件12的移位的大小，且以箭頭的方向表示移位的方向。再者，各壓電元件的移位的大小依賴於對壓電元件施加的電壓波形的振幅的大小，又，各壓電元件的移位的方向由對壓電元件施加的電壓波形的極性決定。
於不對上部壓電元件11以及下部壓電元件12的壓電元件10施加電壓的狀態下，藉由拉伸機構25而拉伸線狀體23，以規定的張力將瓷嘴20按壓於上部瓷嘴保持部16以及下部瓷嘴保持部17的瓷嘴保持部15，而隔著瓷嘴保持部15對壓電元件10施加預壓。此時，藉由利用拉伸機構25以規定的荷重拉伸而線狀體23伸展。線狀體23的伸展量由線狀體23的剖面面積、楊氏模數（young modulus）（縱向彈性係數）、長度決定。
藉由對上部壓電元件11以及下部壓電元件12的壓電元件10施加正的電壓，而壓電元件10以伸展的方式移位，瓷嘴以使線狀體23伸展的方式移動，作為外力的荷重作用於線狀體23，從而線狀體23被拉伸。
[用以使壓電元件以規定的振幅振動所需要的力] 就於對線狀體施加預壓的狀態下，用以使壓電元件以規定的振幅振動所需要的力進行說明。
例如，若將線狀體的預壓（張力）設為P（N），將線狀體的楊氏模數設為E（GPa），則E（GPa）為E（GPa）＝1000E（N/mm2 ）。
若將線狀體的應變設為ε，將線狀體的剖面面積設為A（mm2 ），則線狀體的預壓（張力）P由式（1）表示。 P＝1000E×ε×A ・・・（1） 若將線狀體設為半徑r（mm）的圓柱，則 P＝1000E×επ×r＊＊2 其中，＊＊2表示平方。
設線狀體的材質為Zylon（聚龍）（註冊商標）時的楊氏模數E為： E＝270（Gpa）＝270000（N/mm2 ）。 若設為線狀體的半徑r＝0.1（mm），π＝3.14，則預壓P由式（2）表示。 P＝270000×ε×3.14×0.1＊＊2＝8478×ε ・・・（2）
若將單側的線狀體的長度設為100 mm，則線狀體的總長L成為L＝200 mm。又，對線狀體施加100 N的預壓的狀態下的線狀體的應變ε根據式（2）而為ε＝100/8478＝0.0118。
線狀體的應變ε由ε＝ΔL/L表示。預壓為100 N下的線狀體的伸展成為： ΔL1＝ε×L＝2.36 mm。
又，若將壓電元件的最大振幅設為a，且a＝3 um＝0.003 mm，則 線狀體的由壓電元件所引起的變形量成為ΔL2＝2a＝2×0.003＝0.006 mm， 線狀體整體的變形量ΔL成為ΔL＝ΔL1+ΔL2＝2.36+0.006＝2.366 mm。
此時的線狀體的應變ε成為： ε＝ΔL/L＝2.366/200＝0.01183， 又，作用於線狀體的預壓（張力）P1根據式（2）而為： P1＝8478×ε＝8478×0.01183＝100.2947 N。
藉此，施加於線狀體的力，即於預壓100 N下使壓電元件移位3 um所需要的力成為100.2947 N。藉此，壓電元件使用藉由移位而具有超過100.2947 N的力者。
又，於預壓100 N下使壓電元件移位3 um，藉此施加於線狀體的力成為0.2947 N，故而對預壓造成的影響為0.3%以下。因此，不會因壓電元件的伸縮移位而對預壓造成影響，故而可將線狀體的預壓保持為固定。
其次，就對線狀體施加預壓的狀態下的線狀體的強度進行說明。Zylon（註冊商標）的拉伸強度5.8（Gpa）為5800（N/mm2 ），半徑r＝0.1（mm）下的最大張力（施加於線狀體的力）f成為 f＝5800×3.14×0.1＊＊2＝182 N，相對於線狀體的單側的預壓50 N的張力而成為50/182×100＝27%。藉此，線狀體的強度相對於最大張力成為3倍以上，可具有充分的裕度。
如此，壓電元件10的振幅為數微米（micrometer），且線狀體23亦被拉伸數微米。然而，就線狀體23的長度而言，線狀體23自拉伸機構25至瓷嘴20的長度為100毫米（millimetre）左右，故而線狀體23的總長為200毫米左右，100 N的預壓狀態下的線狀體23的伸展為2.36 mm，相對於此，數微米的變化為微小的值，故而對壓電元件10的預壓的變動少。
又，於壓電元件10的移位為0（零），即不對壓電元件10施加電壓的狀態下，線狀體23恢復至張力設定時的伸展量。
進而，藉由對壓電元件10施加負極性的電壓，而壓電元件10以收縮的方式移位，線狀體23的伸展量減少，但由於該伸展量微小，故而對壓電元件的預壓的變動少。
如此，由壓電元件10的伸縮所引起的線狀體23的應變，相對於用以產生預壓的線狀體23的應變而微小，故而可維持穩定的預壓。
利用振盪器35而於驅動波形的每個半週期使瓷嘴20的移位方向變化，將高頻電壓連續施加至上部壓電元件11與下部壓電元件12的壓電元件10，藉此於瓷嘴20產生振動。
又，瓷嘴20的振動頻率由驅動上部壓電元件11與下部壓電元件12的壓電元件10的高頻電壓的頻率而決定。上部壓電元件11與下部壓電元件12的壓電元件10藉由來自振盪器35的高頻電壓而誘發振動，並經由上部瓷嘴保持部16與下部瓷嘴保持部17而將振動傳送至瓷嘴20。
於對上部壓電元件與下部壓電元件施加同相的電壓波形時，如圖7（a）所示，上部瓷嘴保持部16的移動量的大小及移動方向d1、以及下部瓷嘴保持部17的移動量的大小及移動方向d2分別相同，又，如圖7（b）所示，上部瓷嘴保持部16的移動量的大小及移動方向d3、以及下部瓷嘴保持部17的移動量的大小及移動方向d4分別相同，故而瓷嘴20保持垂直狀態而水平地移動。又，瓷嘴20的前端的移動量為於平面上自原點位置Lc的移動量b1、移動量b2。
再者，對使用兩個壓電元件的瓷嘴的第1振動形態進行了說明，但壓電元件的個數並不限定於兩個，亦可為一個，又亦可為三個以上。
[瓷嘴的第2振動形態] 其次，就對壓電元件施加同一頻率且相互具有180°相位差的波形的電壓時的瓷嘴的第2振動形態進行說明。
圖8是表示自電力放大器供給至壓電元件的相互具有180°相位差的電壓的波形的圖。
圖9（a）、圖9（b）是說明瓷嘴的第2振動形態的模型圖，圖9（a）是對上部壓電元件施加正極性的最大電壓、且對下部壓電元件施加負極性的最大電壓時的振動形態的模型圖，圖9（b）是對上部壓電元件施加負極性的最大電壓、且對下部壓電元件施加正極性的最大電壓時的振動形態的模型圖。
如圖8所示，自電力放大器38、電力放大器39輸出的供給電壓的波形為同一頻率且相互具有180°相位差的正弦波電壓波形。對上部壓電元件11施加來自振盪器35的具有以實線所示的正弦波的波形的高頻電壓。又，自振盪器35對下部壓電元件12施加具有以虛線所示的正弦波的波形的高頻電壓，該高頻電壓是將施加至上部壓電元件11的正弦波的高頻電壓的相位偏移180度。
於施加有圖8所示的t1的最大電壓時，如圖9（a）所示，上部壓電元件11的振動面以伸展的方式動作，並經由上部瓷嘴保持部16而使瓷嘴如箭頭d5所示向與接合臂3側相反的方向移動。又，下部壓電元件12的振動面以收縮的方式動作，並經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴如箭頭d6所示向接合臂3側移動。
另一方面，於施加有圖8所示的t3的最大電壓時，如圖9（b）所示，上部壓電元件11的振動面以收縮的方式動作，並經由上部瓷嘴保持部而使瓷嘴如箭頭d7所示向接合臂3側移動。又，下部壓電元件12的振動面以伸展的方式動作，並經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴如箭頭d8所示向與接合臂3側相反側的方向移動。
如此，瓷嘴20以線狀體23與瓷嘴20接觸的弧的位置為支點（圖9（a）、圖9（b）所示的圓的中心S1）而振動。即，於較支點s1更靠下方的瓷嘴20的前端向接合臂3側振動時，瓷嘴20的上部的另一端向與瓷嘴20的前端為相反側的方向振動。
藉由利用圖8所示的具有180°相位差的電壓的波形驅動上部壓電元件以及下部壓電元件，而如圖9（a）、圖9（b）所示，瓷嘴20的前端部分以線狀體23與瓷嘴20接觸的位置為支點s1，且以原點位置Lc為中心進行圓弧（橢圓）動作。此時的瓷嘴20的前端的移動量於平面上距原點位置Lc為b3、b4。
又，藉由改變對上部壓電元件以及下部壓電元件施加的電壓的振幅，而可改變圓弧動作中的直徑的大小。
又，於反轉動作中，與同相動作相比較，瓷嘴前端的振幅（振動量）可藉由圓弧動作而擴大。
又，於反轉動作中，各壓電元件成為推挽（push-pull）動作，故而與瓷嘴20接觸的線狀體23的位置成為支點，線狀體23不產生伸展，因此可消除預壓的彈簧常數變化，從而可進而防止由預壓的彈性妨礙壓電元件的伸展所導致的效率降低。
[瓷嘴的第3振動形態] 以下，對改變各壓電元件的驅動電壓波形的振幅比時的瓷嘴的第3振動形態進行說明。圖10是表示對上部壓電元件與下部壓電元件供給的電壓波形為同相、且上部壓電元件與下部壓電元件的電壓波形的振幅比為1比2時的電壓波形的圖。
圖11（a）、圖11（b）是說明瓷嘴的第3振動形態的模型圖，圖11（a）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為1比2的正極性的電壓時的振動形態的模型圖，圖11（b）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為1比2的負極性的電壓時的振動形態的模型圖。
如圖10所示，自電力放大器38、電力放大器39輸出的供給電壓的波形為同一頻率且同相的正弦波電壓波形。自振盪器35對上部壓電元件11施加以實線所示的正弦波的高頻電壓，該高頻電壓具有下部壓電元件12的電壓波形的一半的振幅。又，自振盪器35對下部壓電元件12施加以虛線所示的正弦波的高頻電壓，該高頻電壓的振幅是對上部壓電元件11施加的正弦波的振幅的2倍。
於施加有圖10所示的t1的最大電壓時，如圖11（a）所示，上部壓電元件11的振動面以伸展的方式動作，並經由上部瓷嘴保持部16而使瓷嘴20如箭頭d9所示向與接合臂3側相反的方向移動。又，下部壓電元件12的振動面以伸展的方式動作，並經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴20如箭頭d10所示向與接合臂3側相反的方向移動。
此時的箭頭d10的移動量（箭頭的長度）為箭頭d9的移動量的2倍。藉此，瓷嘴20的前端以瓷嘴20的中心軸Cc的最上點為支點s2而移動該移動量b5。
又，於施加有圖10所示的t3的最大電壓時，在如圖11（b）所示，上部壓電元件11的振動面以收縮的方式動作時，經由上部瓷嘴保持部16而使瓷嘴20如箭頭d11所示向接合臂3側的方向移動。又，於下部壓電元件12的振動面以收縮的方式動作時，經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴20如箭頭d12所示向接合臂3側的方向移動。
此時的箭頭d12的移動量（箭頭的長度）為箭頭d11的移動量的2倍。藉此，瓷嘴的前端以瓷嘴的中心軸Cc的最上點為支點s2而向接合臂3側移動。此時的瓷嘴的前端的移動量為b6。
[瓷嘴的第4振動形態] 其次，對與圖10所示的各壓電元件的驅動電壓波形的振幅比不同的振幅比的瓷嘴的第4振動形態進行說明。圖12是表示對上部壓電元件與下部壓電元件供給的電壓波形為同相、且上部壓電元件與下部壓電元件的電壓波形的振幅比為2比1時的電壓波形的圖。
圖13（a）、圖13（b）是說明瓷嘴的第4振動形態的模型圖，圖13（a）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為2比1的正極性的電壓時的振動形態的模型圖，圖13（b）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為2比1的負極性的電壓時的振動形態的模型圖。
如圖12所示，自電力放大器38、電力放大器39輸出的供給電壓的波形為同一頻率且同相的正弦波電壓波形。自振盪器35對上部壓電元件11施加以實線所示的正弦波的高頻電壓，該高頻電壓具有下部壓電元件12的電壓波形的2倍的振幅。又，自振盪器35對下部壓電元件12施加以虛線所示的正弦波的高頻電壓，該高頻電壓的振幅為對上部壓電元件11施加的正弦波的振幅的一半。
於施加有圖12所示的t1的最大電壓時，如圖13（a）所示，上部壓電元件11的振動面以伸展的方式動作，並經由上部瓷嘴保持部16而使瓷嘴20如箭頭d13所示向與接合臂3側相反的方向移動。又，下部壓電元件12的振動面以伸展的方式動作，並經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴20如箭頭d14所示向與接合臂3側相反的方向移動。
此時的箭頭d14的移動量（箭頭的長度）為箭頭d13的移動量的一半。藉此，瓷嘴的中心軸Cc以中心軸Cc的最下點為支點s3，而瓷嘴20的前端不移動。
又，於施加有圖12所示的t3的最大電壓時，如圖13（b）所示，上部壓電元件11的振動面以收縮的方式動作，並經由上部瓷嘴保持部16而使瓷嘴20如箭頭d15所示向接合臂3側的方向移動。又，下部壓電元件12的振動面以收縮的方式動作，並經由下部瓷嘴保持部17而使瓷嘴20如箭頭d16所示向接合臂3側的方向移動。
此時的箭頭d15的移動量（箭頭的長度）為箭頭d16的移動量的2倍。藉此，瓷嘴20的中心軸Cc以中心軸Cc的最下點為支點s4，而瓷嘴的前端不移動。
如以上所述，於本發明的接合裝置的壓電元件的驅動中，可對瓷嘴進行各種動作。例如，於圖7（a）、圖7（b）的壓電元件的同相動作中，藉由改變各壓電元件的驅動電壓波形的振幅比，而可改變瓷嘴的圓弧動作的支點的位置。
又，例如，藉由以圖12所示的電壓波形驅動壓電元件，於接合時亦可藉由瓷嘴進行將妨礙接合的異物自接合面清除的動作。
本發明的接合裝置藉由使用兩個壓電元件的構造，而相對於向各壓電元件的驅動電壓波形施加各種函數性的操作（振幅、相位、頻率、波形），藉此可進行用以獲得接合所需要的效果的瓷嘴動作。再者，對使用兩個壓電元件的實施方式進行了說明，但壓電元件的個數並不限定於兩個，亦可為三個以上。
[打線接合裝置] 其次，使用圖14對將振動驅動部安裝於接合臂的打線接合裝置進行說明。圖14是表示將振動驅動部安裝於接合臂的接合裝置的構成的方塊圖。
如圖14所示，作為接合裝置1的打線接合裝置1的接合臂3，經由接合臂安裝部4而安裝於接合頭2的驅動臂。
於接合頭2的驅動臂包括：線性馬達（linear motor）40，使接合臂3向上下方向搖動；以及編碼器（encoder）41，檢測接合臂3上的瓷嘴20的位置。
線性馬達40藉由驅動單元45而控制，線性馬達40的可動部上下移動，藉此，接合臂3經由支持軸42而向上下方向揺動。接合頭2搭載於XY平台47上，藉由驅動單元45而控制XY平台47，藉此可使接合臂3的瓷嘴20位於工件（work）上的接合點的正上方。
再者，圖14所示的作為接合裝置1的打線接合裝置1，具有於接合頭2夾持導線53的導線夾持（wire clamp）機構（未圖示）、用以於瓷嘴前端形成球形體的火炬桿（torch rod）（未圖示）以及供給導線的導線供給機構（未圖示）等。
於接合動作中，以藉由XY平台47而使瓷嘴20位於接合點的正上方的方式進行控制。接合頭2藉由線性馬達40而使接合臂下降，藉由編碼器而檢測瓷嘴20的前端是否觸碰（touch）於接合點。
再者，通常，第1接合點為半導體元件50的焊墊（pad），第2接合點為引線框架（lead frame）51的引線。於瓷嘴的前端，與第1接合點接合的球形體52或與第2接合點接合的導線被抽出。
於根據編碼器41的信號而確認瓷嘴20的前端觸碰於接合點之後，對接合臂3的瓷嘴20施加接合荷重，又，自振盪器35對壓電元件10供給驅動電壓而使瓷嘴20振動來進行接合。
壓電元件10以來自振盪器35的驅動電壓的頻率振動，又，以與驅動電壓的大小對應的振動振幅而進行超音波振動。壓電元件10的振動經由瓷嘴保持部16、17而傳送至瓷嘴20。
於對瓷嘴20施加規定時間的接合荷重以及超音波振動之後，完成於接合點的接合。
再者，本發明的接合裝置並不限定於打線接合裝置，例如，亦可應用於使半導體晶片的焊墊與外部引出用端子重合而接合的單點接合（single bonding）裝置、及於半導體晶片的焊墊上利用導線的球形體而形成凸塊（bump）的凸塊接合裝置等。
如以上所述，本發明的接合裝置中，相對於瓷嘴的軸向，隔著瓷嘴保持部而沿著瓷嘴的軸向配置多個，特別是兩個壓電元件，兩個壓電元件分別於相對於瓷嘴的軸向而垂直的方向伸縮，藉由使該兩個壓電元件個別地振動而可實現瓷嘴前端部的自如控制。藉此，可應對多種多樣的接合零件。
又，本發明的接合裝置藉由施加對多個各壓電元件施加的電壓波形的振幅、相位、頻率及/或波形的函數性的操作，可修正接合中的瓷嘴的傾斜而使之振動。藉此，可防止球形體與半導體晶片的電極於接合面上產生接合不良。
又，將瓷嘴按壓並夾持於多個瓷嘴保持部的按壓保持部形成線狀體、帶狀體或框體，且由質量、體積較小之材質構成，藉此可實現壓電元件所驅動的負載的輕量化，故而瓷嘴的響應性變得良好，可直接驅動瓷嘴。
又，本發明的接合裝置能使對多個各瓷嘴施加的電壓波形的振幅、相位、頻率於接合中可變，故而，例如可最初藉由摩擦動作而將表面的氧化膜去除，然後以瓷嘴的最佳的振動形態接合球形體或導線。 [瓷嘴的傾斜修正]
其次，對與接合中的瓷嘴的傾斜相關的修正進行說明。瓷嘴的基端側伴隨摩擦動作，而與壓電元件的振動一同振動與壓電元件相同的伸縮量，相對於此，瓷嘴的前端側因於接地面上的負載而阻礙瓷嘴的移動。有時因阻礙該瓷嘴的移動而導致瓷嘴傾斜。
本發明的接合裝置藉由施加對多個各壓電元件施加的電壓波形的振幅、相位、頻率及/或波形的函數性的操作，亦可修正瓷嘴的傾斜而使之振動。
圖17（a）、圖17（b）是說明伴隨瓷嘴的移動的瓷嘴的傾斜的圖，圖17（a）表示無負載時的瓷嘴向箭頭R、箭頭L所示的方向移動時的瓷嘴的狀態，圖17（b）表示接合中的瓷嘴向箭頭R、箭頭L所示的方向移動時的瓷嘴的傾斜。無負載時的瓷嘴例如於對圖5所示的壓電元件供給同相的正弦波電壓的情形時，如圖17（a）所示，瓷嘴20向箭頭R、箭頭L所示的方向移動（將移動後的瓷嘴記為20a、20b），瓷嘴20a、瓷嘴20b的中心軸相對於平面垂直地平行移動。
然而，接合中的瓷嘴20如圖17（b）所示，於瓷嘴20向箭頭R所示的方向移動時，若瓷嘴20a的前端的球形體52a壓接於半導體元件50（參照圖14）的接合面55而施加負載，則瓷嘴20a無法垂直地移動而傾斜（以下，將該瓷嘴的傾斜記為不期望的傾斜）。若瓷嘴20a因接地面的負載阻礙移動而傾斜，則位於瓷嘴20a的前端的球形體52a亦傾斜，因此，有如圖17（b）中符號U所示於球形體52a的接地面55產生間隙而在球形體52a與接觸面55產生不均，從而產生接合不良之虞。
同樣地，如圖17（b）所示，於瓷嘴20向箭頭L所示的方向移動時，若瓷嘴20b的前端的球形體52b壓接於接合面55而施加負載，則瓷嘴20b無法垂直地移動而傾斜。
圖18是表示對上下的壓電元件施加同相的正弦波電壓波形而進行接合的情形時的球形體底面的狀態的示意圖，且是將球形體的底面自接合面剝離時的圖。如圖18所示，於球形體52背面的接合面上，於瓷嘴20的以箭頭所示的振動方向上的球形體52的兩端存在未接合區域（以白色所示的部分）52b，又產生多個狹窄的接合區域（以斜線所示的部分）52a，未於廣範圍形成均勻的接合區域52a，故而產生接合不均。又，球形體52背面的顏色深的區域表示接合區域52a中的損傷部52c。損傷部52c是因球形體到達電極面的內部等的過度接合而產生。因此，如圖18般即便於接合區域52a亦存在產生損傷的情形。
因此，調整各壓電元件的驅動振幅、相位，以使瓷嘴預先變為與不期望的傾斜為相反方向的傾斜的方式來修正瓷嘴的姿勢而使之振動。藉此，瓷嘴於被賦予有接地面上的負載的狀態下成為平行振動。圖19（a）表示以使圖17（a）所示的瓷嘴變為相反方向的傾斜的方式來修正瓷嘴的姿勢的狀態，且是箭頭R、箭頭L表示使瓷嘴移動的方向的圖。圖19（b）是表示以使圖17（b）所示的瓷嘴變為相反方向的傾斜的方式來修正瓷嘴的姿勢而使瓷嘴移動時的瓷嘴的姿勢的圖。
如圖19（a）所示，以使瓷嘴20變為相反方向的傾斜的方式來修正為瓷嘴20a所示的姿勢，而使瓷嘴20a向箭頭R方向移動。藉此，如圖19（b）所示，瓷嘴20a於向箭頭R方向移動後，成為相對於接合面55而垂直的狀態。同樣地，如圖19（a）所示，以使瓷嘴20變為相反方向的傾斜的方式來修正為瓷嘴20b所示的姿勢，而使瓷嘴20b向箭頭L方向移動。藉此，如圖19（b）所示，瓷嘴20b於向箭頭L方向移動後，成為相對於接合面55而垂直的狀態。
圖20是表示以使瓷嘴預先變為與不期望的傾斜為相反方向的傾斜的方式來修正瓷嘴的姿勢而進行接合的情形時的球形體底面的狀態的示意圖，且是將球形體的底面自接合面剝離時的圖。如圖20所示，於球形體52背面的接合面上，於球形體52的外周附近觀察到未接合區域（以白色所示的部分）52b，但接合區域（以斜線所示的部分）52a於球形體52整體上均勻地擴散，接合不均變少。
藉此，以使瓷嘴預先變為與不期望的傾斜為相反方向的傾斜的方式來修正瓷嘴的姿勢而使之振動，藉此可將移動後的瓷嘴保持為垂直。因此，不會於球形體的接地面產生間隙，從而接觸面不會產生不均，故而可抑制接合不良的產生。
[接合裝置的第2實施方式] 其次，使用圖15（a）、圖15（b）、圖16對本發明的接合裝置的第2實施方式進行說明。
圖15（a）、圖15（b）是表示使用有形成為環狀的線狀體的振動驅動部的構成的圖，圖15（a）是俯視圖，圖15（b）是側視圖。圖16是表示上部接合臂部的下表面與下部接合臂部利用螺栓結合前的狀態的圖。於接合裝置的第2實施方式中，與第1實施方式相同的部分標註相同的符號並省略其說明。
接合裝置的第1實施方式中的圖1以及圖2（a）、圖2（b）所示的線狀體具有端部，但亦可代替具有端部的線狀體，而使用不具有端部、即形成為環形狀（環狀）的線狀體。以下，對接合裝置的第2實施方式中的使用形成為環狀的線狀體的振動驅動部進行說明。
如圖15（a）、圖15（b）、圖16所示，振動驅動部60具有：壓電元件10；瓷嘴保持部15；線狀體62，將瓷嘴20固定於瓷嘴保持部15，對壓電元件10賦予預壓，且形成為環狀；以及拉伸機構70，對線狀體62賦予張力。再者，將瓷嘴20按壓並夾持於多個瓷嘴保持部15的按壓保持部61包括線狀體62與拉伸機構70。
拉伸機構70具有：壓板85，設置於接合臂65內，相對於接合臂65的長度方向而垂直地配置，兩端自接合臂65的兩側面突出，於其中一長度方向的側面85a捲繞有環狀的線狀體62，且另一長度方向的側面85b被按壓；以及螺栓90，用以按壓該壓板85而使之向接合臂65的長度方向移動。如此，線狀體62捲繞於瓷嘴20的基端側周面的與瓷嘴保持部15為相反側的半周面、及壓板85的長度方向的側面85a而形成環形。
接合臂65包括上部接合臂部67與下部接合臂部80，上部接合臂部67設置有：第1凹部72，設置於下表面側；第2凹部74；以及內螺紋部77，位於第1凹部72與第2凹部74之間。又，於上部接合臂部67的上表面，於第1凹部72與第2凹部74的各者設置有貫通的開口部73、開口部75。
螺栓90經由內螺紋部77而安裝於上部接合臂部的第1凹部72與第2凹部74之間。位於第2凹部74的螺栓90的前端部接觸於壓板85的側面，藉由旋轉螺栓90，而螺栓90的前端部移動從而可使壓板85向接合臂65的長度方向移動。如圖15（b）所示，拉伸機構70使螺栓90的前端部向以箭頭所示的方向移動而調整壓板的位置，藉此於環狀的線狀體62產生張力而按壓瓷嘴20，由此經由瓷嘴保持部15而對安裝於接合臂65前端的壓電元件10賦予所需要的預壓。進而，拉伸機構70調整壓板的位置，藉此可調整對瓷嘴20的預壓。
又，如圖16所示以如下方式組裝，即設置於接合臂65內的拉伸機構70將螺栓90、壓板85、環狀的線狀體62安裝於上部接合臂部67之後，藉由固定用螺栓92而將上部接合臂部67的下表面與下部接合臂部80的上表面結合固定。
[接合裝置的第3實施方式] 其次，使用圖21對本發明的接合裝置的第3實施方式進行說明。
圖1所示的振動驅動部7亦可使用框體來代替線狀體23。圖21是表示使用框體的振動驅動部的構成的立體圖。再者，於接合裝置的第3實施方式中，與第1實施方式相同的部分標註相同的符號並省略其說明。
如圖21所示，振動驅動部93包括：壓電元件10；瓷嘴保持部15；框體94，將瓷嘴20固定於瓷嘴保持部15，並對壓電元件10賦予預壓；以及固定部95，固定框體94。
框體94形成大致U字形狀，固定部95於形成於框體94之長孔96經由螺栓97而將框體94固定於接合臂3的側面。
再者，將瓷嘴20按壓並夾持於多個瓷嘴保持部15的按壓保持部98包括框體94與固定部95，藉由調整長孔96中的螺栓97的緊固位置，而可與第1實施方式及第2實施方式的拉伸機構同樣地調整對瓷嘴20的預壓。
本發明可於不脫離其本質性的特性的情況下以多種形式來具體化。因此，所述的實施方式是專門為了方便說明者，當然並不限制本發明。
1‧‧‧接合裝置（打線接合裝置） 2‧‧‧接合頭 3、65‧‧‧接合臂 4‧‧‧接合臂安裝部 7、60、93‧‧‧振動驅動部 10‧‧‧壓電元件 11‧‧‧上部壓電元件（第1壓電元件） 12‧‧‧下部壓電元件（第2壓電元件） 15‧‧‧瓷嘴保持部 15a‧‧‧凹部（彎曲面） 16‧‧‧上部瓷嘴保持部 17‧‧‧下部瓷嘴保持部 20、20a、20b‧‧‧瓷嘴 21、61、98‧‧‧按壓保持部 23、62‧‧‧線狀體 25、70‧‧‧拉伸機構 26‧‧‧棒狀體 33‧‧‧控制部 35‧‧‧振盪器 36‧‧‧波形產生器 38、39‧‧‧電力放大器 40‧‧‧線性馬達 41‧‧‧編碼器 42‧‧‧支持軸 45‧‧‧驅動單元 47‧‧‧XY平台 50‧‧‧半導體元件 51‧‧‧引線框架 52‧‧‧球形體 52a‧‧‧接合區域 52b‧‧‧未接合區域 52c‧‧‧損傷部 53‧‧‧導線 55‧‧‧接合面 67‧‧‧上部接合臂部 72‧‧‧第1凹部 73‧‧‧開口部 74‧‧‧第2凹部 75‧‧‧開口部 77‧‧‧內螺紋部 80‧‧‧下部接合臂部 85‧‧‧壓板 85a‧‧‧其中一長度方向的側面 85b‧‧‧另一長度方向的側面 90、97‧‧‧螺栓 92‧‧‧固定用螺栓 94‧‧‧框體 95‧‧‧固定部 96‧‧‧長孔 b1、b2、b3、b4、b5、b6‧‧‧移動量 Cc‧‧‧粗直線 d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10、d11、d12、d13、d14、d15、d16、L、P1、R‧‧‧箭頭 Lc‧‧‧虛線 s1、s2、s3、s4‧‧‧支點 T1、T2‧‧‧交點 U‧‧‧符號
圖1 是表示安裝於接合裝置的接合臂的前端且使瓷嘴振動的振動驅動部的構成的立體圖。圖2（ a）、圖2（ b）是表示安裝於接合裝置的接合臂的前端且使瓷嘴振動的振動驅動部的構成的圖， 圖2（ a） 是俯視圖， 圖2（ b） 是側視圖。圖3 是將振動驅動部的瓷嘴保持部的瓷嘴的安裝部分放大的俯視圖。圖4 是表示驅動壓電元件的振盪器的構成的方塊圖。圖5 是表示自電力放大器供給至壓電元件的電壓的波形的一例的圖。圖6 是表示施加有自電力放大器供給至壓電元件的正偏壓電壓的電壓的波形的一例的圖。圖7（ a）、圖7（ b） 是說明瓷嘴的第1 振動形態的模型圖，圖7（ a） 是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的正極性的最大電壓時的振動形態的模型圖， 圖7（ b） 是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相的負極性的最大電壓時的振動形態的模型圖。圖8 是表示自電力放大器供給至壓電元件且相互具有180°相位差的電壓的波形的圖。圖9（ a）、圖9（ b） 是說明瓷嘴的第2 振動形態的模型圖，圖9（ a） 是對上部壓電元件施加正極性的最大電壓、對下部壓電元件施加負極性的最大電壓時的振動形態的模型圖， 圖9（ b）是對上部壓電元件施加負極性的最大電壓、對下部壓電元件施加正極性的最大電壓時的振動形態的模型圖。圖10 是表示對上部壓電元件與下部壓電元件供給的電壓波形為同相、且上部壓電元件與下部壓電元件的電壓波形的振幅比為1 比2 時的電壓波形的圖。圖11（ a）、圖11（ b）是說明瓷嘴的第3 振動形態的模型圖，圖11（ a）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為1 比2 的正極性的電壓時的振動形態的模型圖，圖11（ b）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為1 比2 的負極性的電壓時的振動形態的模型圖。圖12 是表示對上部壓電元件與下部壓電元件供給的電壓波形為同相、且上部壓電元件與下部壓電元件的電壓波形的振幅比為2 比1 時的電壓波形的圖。圖13（ a）、圖13（ b）是說明瓷嘴的第4 振動形態的模型圖，圖13（ a）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為2 比1 的正極性的電壓時的振動形態的模型圖，圖13（ b）是對上部壓電元件以及下部壓電元件施加同相且振幅比為2 比1 的負極性的電壓時的振動形態的模型圖。圖14 是表示將振動驅動部安裝於接合臂的打線接合裝置的構成的方塊圖。圖15（ a）、圖15（ b）是表示使用形成為環（ loop）狀的線狀體的振動驅動部的構成的圖， 圖15（ a）是俯視圖， 圖15（ b）是側視圖。圖16 是表示上部接合臂部的下表面與下部接合臂部利用螺栓（bolt） 結合之前的狀態的圖。圖17（ a）、圖17（ b） 是說明伴隨瓷嘴的移動的瓷嘴的傾斜的圖，圖17（ a）表示無負載時的瓷嘴向箭頭R、箭頭L 所示的方向移動時的瓷嘴的狀態，圖17（ b）表示接合中的瓷嘴向箭頭R、箭頭L 所示的方向移動時的瓷嘴的傾斜。圖18 是表示對上下的壓電元件施加同相的正弦波電壓波形而進行接合的情形時的球形體底面的狀態的示意圖， 且是將球形體的底面自接合面剝離時的圖。圖19（ a）表示以使圖17（ b）所示的瓷嘴變為相反方向的傾斜的方式修正瓷嘴的姿勢的狀態， 且是箭頭R、箭頭L 表示使瓷嘴移動的方向的圖，圖19（ b）是表示以使圖17（ b）所示的瓷嘴變為相反方向的傾斜的方式修正瓷嘴的姿勢而使瓷嘴移動時的瓷嘴的姿勢的圖。圖20 是表示以使瓷嘴預先變為與不期望的傾斜為相反方向的傾斜的方式修正瓷嘴的姿勢而進行接合的情形時的球形體底面的狀態的示意圖， 且是將球形體的底面自接合面剝離時的圖。圖21 是表示使用框體的振動驅動部的構成的立體圖。
3‧‧‧接合臂
4‧‧‧接合臂安裝部
7‧‧‧振動驅動部
10‧‧‧壓電元件
11‧‧‧上部壓電元件
12‧‧‧下部壓電元件
15‧‧‧瓷嘴保持部
17‧‧‧下部瓷嘴保持部
20‧‧‧瓷嘴
21‧‧‧按壓保持部
23‧‧‧線狀體
25‧‧‧拉伸機構
26‧‧‧棒狀體

Claims (13)

  1. 一種接合裝置，包括使瓷嘴振動的振動驅動部，其特徵在於上述振動驅動部包括：多個壓電元件，一端固定於接合臂的前端部，且沿著該接合臂的軸向而伸縮；多個瓷嘴保持部，分別固定於該多個壓電元件的各者的另一端，且接觸於上述瓷嘴的基端側周面；以及按壓保持部，至少一端側固定於上述接合臂，另一端側接觸於上述瓷嘴的上述基端側周面的與上述瓷嘴保持部為相反側，且將上述瓷嘴按壓並夾持於上述多個瓷嘴保持部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，其中上述振動驅動部不利用共振。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，其中上述多個壓電元件沿著上述瓷嘴的軸向而配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，其中上述多個壓電元件為沿著上述瓷嘴的軸向而配置的兩個壓電元件，上述兩個壓電元件為第1壓電元件與配置於較該第1壓電元件更靠下方的第2壓電元件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的接合裝置，更包括：控制部以及振盪器，其中上述振盪器根據來自上述控制部的指令，對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加同相的電壓波形。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的接合裝置，更包括：控制 部以及振盪器，其中上述振盪器根據來自上述控制部的指令，對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加同一頻率且相互具有180°相位差的電壓波形。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的接合裝置，更包括：控制部以及振盪器，其中上述振盪器根據來自上述控制部的指令，對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加同相且振幅比不同的電壓波形。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，更包括：控制部以及振盪器，其中藉由上述振盪器根據來自上述控制部的指令而對於向上述多個壓電元件的各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作，而可實現接合所需要的瓷嘴的動作。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，更包括：控制部以及振盪器，其中針對因由上述瓷嘴的接地面上的負載導致上述瓷嘴的前端被拉伸而產生的該瓷嘴的傾斜，藉由上述振盪器根據來自上述控制部的指令而對於向上述多個壓電元件的各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作，來進行修正而使之振動。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的接合裝置，其中上述按壓保持部為線狀體、帶狀體或框體。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的接合裝置，其中上述接合裝置為打線接合裝置，在所述瓷嘴的前端導 線被抽出。
  12. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的接合裝置，更包括：控制部以及振盪器，其中上述振盪器根據來自上述控制部的指令可變更對上述第1壓電元件及上述第2壓電元件施加的電壓的振幅。
  13. 一種接合裝置，包括使瓷嘴振動的多個壓電元件、控制部以及振盪器，其特徵在於：針對因由上述瓷嘴的接地面上的負載導致上述瓷嘴的前端被拉伸而產生的該瓷嘴的傾斜，藉由上述振盪器根據來自上述控制部的指令而對於向上述多個壓電元件的各壓電元件的驅動電壓波形施加振幅、相位、頻率或波形的函數性的操作，來進行修正而使之振動。
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